이상운 김혜주 2020-08 30353 https://aurora.ajou.ac.kr/handle/2018.oak/19859 학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :에너지시스템학과,2020. 8 최근 인공지능과 빅 데이터 등에 대한 관심이 높아지면서 병렬처리가 가능한 새로운 소프트웨어를 이용한 다양한 슈퍼 컴퓨터가 개발되어 왔다. 하지만 이러한 슈퍼 컴퓨터는 연산이 기존 폰 노이만 구조에서 이루어져서 병목현상으로 인한 막대한 전력소모와 방대한시스템이 수반된다. 따라서 이를 근본적으로 해결하고자 폰 노이만 구조를 벗어나 뇌를 모방한 뉴로모픽 하드웨어 및 아키텍처를 통해 저전력 소형의 컴퓨터 시스템을 구축하려는 연구들이 진행되고 있다. 뉴로모픽 소자는 아날로그적 전도도 변화와 전도도 변화의 대칭성 및 선형성, 32개 이상의 multi-level 특성, 10년 이상의 retention, 높은 내구성, 우수한 산포 등이 요구된다. 현재 PRAM, RRAM, CBRAM 등의 차세대 메모리를 통해 뉴로모픽 소자를 구현하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 하지만 기존 RRAM과 CBRAM은 큰 산포와 endurance의 한계가 있고 PRAM은 비대칭 스위칭(점진적인 셋과 급격한 리셋)과 전도성이동 문제가 있다. 이에 본 연구팀은 기존에 연구한 Cu/Ti/Al2O3/TiO2 CBRAM의 우수한 산포와 multi-level 특성을 뉴로모픽 소자로의 큰 가능성으로 보아 Cu/Ti/Al2O3/TiO2 CBRAM을 뉴로모픽 소자로서 연구하였다. 뉴로모픽 소자의 가장 기본적이면서 핵심 특징인 아날로그적 전도도 변화 특성을 확인하였으며 그 외에도 가소성 특성을 관측하여 뉴로모픽 소자로의 응용 가능성을 보았다. 게다가 유연한 소자로 제작하여 유연한 뉴로모픽 제 1 장 이론적 배경 1 제 1 절 2DEG 1 1. 2DEG 1 2. Al2O3/TiO2 이종 접합 기반 2DEG 3 제 2 절 메모리 5 1. 메모리의 기초 5 2. 폰 노이만 구조 6 3. 메모리의 종류 6 제 3 절 뉴로모픽 소자 10 1. 인공신경망 10 2. 새로운 소프트웨어 11 3. 뉴로모픽 소자 (새로운 하드웨어) 11 제 2 장 실험 15 제 1 절 소자 제작 및 측정 15 1. Cu/Ti/Al2O3/TiO2 CBRAM 15 2. Ag/Ti/Al2O3/TiO2 CBRAM 16 제 2 절 결과 및 고찰 17 1. Cu/Ti/Al2O3/TiO2 CBRAM 17 2. Ag/Ti/Al2O3/TiO2 CBRAM 27 제 3 장 결론 29 참고문헌 31 kor The Graduate School, Ajou University 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다. 뉴모로픽 디바이스를 위한 2차원 전자층을 활용한 전도성브릿지메모리 Conductive bridge random access memory using 2-dimensional electron gas for neuromorphic device Thesis 아주대학교 일반대학원 일반대학원 에너지시스템학과 2020. 8 Master I804:41038-000000030353 http://dcoll.ajou.ac.kr:9080/dcollection/common/orgView/000000030353 2차원전자층 뉴로모픽 소자 전도성 브릿지 메모리 Recently, big power consumption of existing computing is emerging as a major issue. Neuromorphic device is receiving considerable attentions owing to low power consumption. We studied neuromorphic characteristics of CBRAM. In previous study, Cu/Ti/Al2O3/TiO2 CBRAM showed high uniform resistive switching and multi-level characteristic. It seemed possible that this will be applied to the neuromorphic device. Through this research, it exhibits analog conductance change and plasticity. Therefore, Cu/Ti/Al2O3/TiO2 CBRAM can be appropriate in neuromorphic application. Moreover, Its fabrication scheme allows us flexible applications. We also confirmed possibility of Ag/Ti/Al2O3/TiO2 CBRAM as neuromorphic device. Ag/Ti/Al2O3/TiO2 CBRAM has high uniform switching characteristic, good endurance and multi-level characteristic. Furthermore, this showed forgetting property.